[发明专利]一种数控磨床进给系统可靠性试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用来评价数控磨床进给系统可靠性的试验装置，该装置包含基础机械部分和测控部分，属于精密制造技术和工业自动化控制技术领域。

背景技术

数控磨床是装备制造业的工作母机，其发展水平和生产能力，直接反映了国家工业的综合实力，在国民经济发展中起着至关重要的作用。磨床的性能决定着装备制造业的水平，我国数控磨床与国际先进数控磨床存在着较大差距，主要体现在可靠性方面，特别是精度保持和使用可靠性方面。进给系统是影响数控磨床可靠性的关键部件之一。

数控磨床在机械加工制造业中得到广泛应用，利用数控程序控制伺服电机驱动砂轮磨削轴类、平面、曲面等。数控磨床通常为精密零件加工的最后一道工序，所以数控磨床性能的好坏和可靠性的高低对零件加工的精度和加工的效率有着重要的影响。

无论是轴类数控磨床，还是平面数控磨床和曲面数控磨床均包含有进给系统，进给系统的主要作用是在伺服电机的带动下通过丝杠副带动工作台实现X轴方向和Z轴方向的直线进给，所以进给系统可靠性的高低将直接影响数控磨床的加工精度。

在数控磨床运行过程中进给系统存在丝杠定位精度不足、丝杠副摩擦力矩不足、丝杠温升过高、工作台振动过大、零部件损坏等问题，一旦出现这些问题，加工出的零件很可能是废品，严重影响生产效率，甚至会导致严重的安全事故。

为了提高进给系统的可靠性，通常需要采集该系统的故障数据，再根据故障数据提出改进进给系统的可靠性的措施。在常规工作载荷下，进给系统故障较少，获得可靠性数据的周期较长，因此要想获得更多的数据就必须进行可靠性试验。

进给系统中的伺服电机转速不同、磨削力不同、进给力不同，所以试验装置必须能够模拟不同的工况，暴露数控磨床进给系统运行中的故障，为评估数控磨床进给系统的可靠性提供数据。

目前数控磨床在设计时对进给系统的试验主要是空载试验，而很少进行可靠性加载试验，导致数控磨床进给系统的可靠性基础数据很少，设计人员无法把握数控磨床进给系统的可靠性水平。

发明内容

本发明的目的是提供一种数控磨床进给系统的可靠性试验装置，该装置可以模拟数控磨床不同的工况，进给系统以不同的转速、磨削力、磨削力矩和进给力运行，同时可编程控制器和触摸屏保存运行过程中的数据、测控部分实时监测各参数，通过采集的数据来计算、评价数控磨床进给系统的可靠性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种数控磨床进给系统可靠性试验装置，该试验装置包括基础机械部分、测控部分；其中，基础机械部分包括伺服电机、丝杠螺母副等；测控部分包括载荷加载部分、参数测量部分和电气控制部分，运动加载部分包括液压缸、液力耦合器、伺服电机等，参数测量部分包括测力传感器、温度传感器、加速度传感器、高精度角度编码器等，电气控制部分包括可编程控制器、交流接触器、触摸屏等。

具体而言，本发明是采用以下技术手段实现的：

丝杠(4)由轴承a(6)和轴承b(16)支撑，丝杠(4)通过联轴器(3)与伺服电机a(1)相连，伺服电机a(1)通过支撑板a(2)固定在底座b(38)上；丝杠螺母(14)通过螺纹配合安装在丝杠(4)上且丝杠螺母(14)与丝杠(4)共同组成丝杠螺母副；工作台(10)通过丝杠螺母(14)与丝杠(4)相连，工作台(10)两侧对称安装两相互平行的导轨a(8)、导轨b(35)，工作台(10)受导轨a(8)和导轨b(35)约束，并在丝杠螺母副的带动下实现沿丝杠(4)方向的直线往复运动；液压缸a(9)通过四个螺栓(11)固定在工作台(10)上，由液压缸伸出缸a(12)实现对工作台(10)的加载，液压缸a(9)为径向力加载液压缸；液压缸b(20)由四个液压缸支柱(21)固定，保证液压缸伸出缸b(19)在与丝杠(4)同轴的水平面内，由液压缸伸出缸b(20)实现对丝杠(4)的加载，液压缸b(20)为轴向力加载液压缸；轴向力矩加载由伺服电机b(28)通过锥齿轮d(25)、锥齿轮c(24)与液力耦合器(23)相连，液力耦合器(23)通过锥齿轮b(22)、锥齿轮a(18)与丝杠(4)相连，伺服电机b(28)通过支撑板b(26)固定在底板a(27)上。